EP1623206A1 - Partikelinjektor f r einen zellsortierer - Google Patents

Partikelinjektor f r einen zellsortierer

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Publication number
EP1623206A1
EP1623206A1 EP04731920A EP04731920A EP1623206A1 EP 1623206 A1 EP1623206 A1 EP 1623206A1 EP 04731920 A EP04731920 A EP 04731920A EP 04731920 A EP04731920 A EP 04731920A EP 1623206 A1 EP1623206 A1 EP 1623206A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particle injector
carrier flow
carrier
flow channel
particle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04731920A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Müller
Stefan Hummel
Annette Pfennig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PerkinElmer Cellular Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Evotec Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evotec Technologies GmbH filed Critical Evotec Technologies GmbH
Publication of EP1623206A1 publication Critical patent/EP1623206A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1404—Fluid conditioning in flow cytometers, e.g. flow cells; Supply; Control of flow
    • G01N15/1409—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1404—Fluid conditioning in flow cytometers, e.g. flow cells; Supply; Control of flow
    • G01N2015/1413—Hydrodynamic focussing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1404—Fluid conditioning in flow cytometers, e.g. flow cells; Supply; Control of flow
    • G01N2015/1418—Eliminating clogging of debris

Definitions

  • the invention relates to a particle injector for introducing particles into a carrier stream of a microfluidic system, in particular for injecting biological cells into the carrier stream of a cell sorter, according to the preamble of claim 1.
  • a cell sorter is known from US Pat. No. 5,989,505 which makes it possible; separating biological cells in a carrier stream dielectrophoretically / the dielectrophoretic effects used for the separation being described, for example, in MÜLLER, ⁇ . et al ,; "A 3-D microelectrode system for handling and caging single cells and particles", Biosensors & Bioelectronics 14 (1999) 247-256.
  • the biological cells to be sorted are injected into the carrier flow by a particle injector, the carrier flow entering the particle injector via an inlet and leaving it again together with the injected biological cells via an outlet.
  • the actual injection of the biological ropes to be sorted takes place through an injection needle which is pierced through a septum in the particle injector and is introduced coaxially into the carrier flow between the inlet and the outlet of the particle injector, so that the cells introduced via the injection needle are removed from the carrier flow get carried away.
  • a disadvantage of this known particle injector is the loss of cells that arises from cell deposits in the particle injector. In extreme cases, these cell deposits can lead to clogging of the particle detector, which hinders the conveyance of the carrier flow or even completely Brings to a standstill. This has a particularly strong effect in fluidic systems with low delivery rates of, for example, less than 200 ⁇ l / h.
  • the object of the invention is therefore to minimize the loss of cells due to particle deposits in the known particle injector described above and to prevent clogging of the particle injector.
  • a particle injector is to be created, the optionally continuous or a discontinuous 'injection of particles in a fluidic microchip ( "lab-on-chip"), wherein a long-lasting (for example in the range of hours), preferably' uniform loading of the Systems with particles should be achieved.
  • a separation of the particles should also be ensured, which counteracts disruptive aggregate formation.
  • the carrier flow channel between the inlet of the particle injector and the outlet of the particle injector is preferably free of dead spaces in order to prevent particles from becoming lodged in the flow channel.
  • the ' carrier flow channel of the particle injector therefore preferably has a smooth inner contour without projections or depressions which could hinder a laminar flow.
  • the inner contour of the carrier flow channel therefore preferably has a continuously differentiable surface.
  • the carrier flow channel in the particle injector preferably even has a constant flow cross section between the inlet and the outlet, since any change in cross section in the carrier flow channel facilitates the setting of particles.
  • the cross section of the carrier flow channel is preferably circular, but the carrier flow channel in the particle injector according to the invention can also be elliptical or angular in shape.
  • the injection channel for the injection of the particles opens at an obtuse angle and preferably at a right angle into the carrier flow channel, so that the particle injector can also be referred to as a T-injector.
  • An advantage of such a geometrical arrangement of the injection channel is the fact that the carrier stream flowing in the carrier flow channel entrains the particles to be injected.
  • the invention is not restricted to an obtuse-angled junction of the injection channel into the carrier flow channel. It is also possible, for example, for the injection channel to run coaxially with the carrier flow channel, as in the aforementioned US Pat. No. 5,489,506, in order to coaxially inject the particles into the carrier stream.
  • the injection channel is preferably used not only to inject the particles, but also to mechanically guide an injection needle, which is pierced, for example, through a septum and can be inserted into the injection channel.
  • the injection channel therefore preferably has an inside diameter that is slightly larger than the outside diameter of the injection needle.
  • the injection needle preferably forms a clearance fit or a transition fit with the injection channel of the particle injector in order to achieve good mechanical guidance of the injection needle.
  • the insertion of the injection needle into the injection channel can be facilitated by an insertion aid, which preferably consists of a funnel-shaped cross-sectional expansion of the injection channel.
  • the insertion aid for the injection needle is preferably arranged in a separate component which is detachably attached to the particle injector.
  • this separate component which serves as an insertion aid, can be screwed onto the particle injector or connected in some other way to the particle injector.
  • the insertion aid it is alternatively also possible for the insertion aid to be arranged in one piece on the particle injector, so that a separate component as an insertion aid can be dispensed with.
  • the above-mentioned septum for sealing the injection channel is preferably interchangeable and constructed in multiple layers.
  • the septum can have a silicone core that is coated on both sides with Teflon.
  • the fluid injector of the particle injector according to the invention is preferably made by hoses that are attached to the inlet or outlet of the particle injector. With this fluidic contacting, it is desirable that as little cross-sectional jumps as possible occur at the transition point between the hoses and the carrier flow channel in order to prevent particles from accumulating there.
  • the particle injector according to the invention therefore preferably has a centering aid at the inlet and / or at the outlet, so that the hose is mounted as coaxially as possible to the carrier flow channel.
  • Such a centering aid can consist, for example, of an essentially hollow cylindrical receptacle which is adjacent to the carrier flow duct and is arranged coaxially with the carrier flow duct, the inside diameter of the receptacle being larger than the inside diameter of the carrier flow duct by the wall thickness of the line to be connected.
  • the line is thus inserted into the hollow cylindrical receptacle, which runs coaxially to the carrier flow channel and thereby ensures a corresponding coaxial alignment of the line.
  • the particles are injected into the carrier flow channel preferably vertically from top to bottom with respect to the gravity acting on the particle injector, the injection channel being arranged on the top of the particle injector.
  • the effect of gravity favors the introduction of the particles into the carrier flow channel.
  • the cross section of the injection channel tapers conically toward the carrier flow channel, which also facilitates the insertion of an injection needle into the injection channel.
  • the conical taper of the injection channel also has a funnel function, since the particles converge in the lower region of the injection channel, so that no or only a few particles in the injection channel get stuck, which ensures a continuous particle supply.
  • the injection channel can taper towards the carrier flow channel with a cone angle between 5 ° and 45 °, any intermediate values being possible.
  • the inlet of the carrier flow channel is arranged on the underside of the particle injector, while the outlet of the carrier flow channel is located on the top of the particle injector, so that the carrier flow is directed from bottom to top.
  • the injection channel can open laterally into the carrier flow channel, the carrier flow channel preferably having a cross section that widens from the inlet to the outlet.
  • the carrier flow channel can narrow conically towards the inlet with a cone angle between 5 ° and 45 °, any intermediate values being possible.
  • Such a narrowing of the cross section of the carrier flow channel towards the inlet located below is advantageous, since it counteracts clogging of the carrier flow channel.
  • Sedimentation effects in the carrier flow channel could lead to particle deposits in the lower region of the carrier flow channel.
  • the narrowing of the cross-section in the lower region of the carrier flow channel leads to a corresponding increase in the flow velocity, which largely prevents sedimentation deposits with the risk of clogging.
  • the carrier flow channel preferably has a volume between the inlet and the outlet which is between 0.02 ⁇ l and 5 ⁇ l, any intermediate values being possible.
  • the volume of the carrier flow channel between the inlet and the outlet between see 20 ⁇ l and 50 ⁇ l, whereby any intermediate values are also possible.
  • this volume can even comprise up to 1 ml or more, so that, as a result, volumes between 0.02 ⁇ l and more than 1 ml are possible.
  • the injection channel opens into the carrier flow channel at an angle from above, the carrier flow channel preferably running vertically.
  • the carrier flow channel flows through from bottom to top, the suspended particles are then carried upwards and rinsed out of the particle injector.
  • the angle between the injection channel and the carrier flow channel can be, for example, between 10 ° and 80 °, any intermediate values being possible.
  • a ' stirring chamber can be arranged in the particle injector, in which there is a magnetic stirring rod. This advantageously makes it possible to mix the carrier stream with the particles suspended therein in the stirring chamber with a conventional magnetic stirrer.
  • the particle injector according to the invention can have two carrier flow inlets via which two carrier flows are supplied, the two carrier flow inlets preferably opening into a single carrier flow outlet.
  • the two carrier flow inlets can be arranged laterally and opposite one another. It is also advantageous if the carrier flow channel is guided in a different shape in the particle injector between the inlet and the outlet. The narrowing and widening in the course of the carrier flow channel counteracts the sedimentation of the particles in the carrier flow channel, so that the suspended particles move uniformly and continuously.
  • the particle injector according to the invention is preferably autoclavable in order to enable sterilization of the particle injector.
  • PEEK is therefore preferably suitable as the material for the particle injector, but the particle injector according to the invention can also consist of other materials.
  • the particle injector consists of a heat-conductive material in order to be able to measure or influence the temperature of the particle injector.
  • the particle injector is therefore preferably connected to a temperature sensor and / or to a temperature control element, wherein the temperature control element preferably enables both heating and cooling of the particle injector and can consist, for example, of a Peltier element.
  • the particle injector according to the invention can be produced, for example, by machining shaping processes or by injection molding, but the invention is not restricted to these production processes.
  • the invention also comprises a microfluidic system with the particle injector according to the invention, the particle injector preferably being arranged in a carrier flow line which opens into a cell sorter.
  • a plurality of particle injectors according to the invention can be arranged in succession in the carrier flow line in order to be able to inject different particles in succession. Instead of particles, you can use the individual certain reagents or reaction solutions are added in each case.
  • particle used in the context of the invention is to be understood generally and is not restricted to individual biological cells. Rather, the particle injector according to the invention can work with different types of particles, in particular synthetic or biological particles. Particular advantages result when the particles biological materials, "ie, for example, biological cells, cell groups, cell components or biologically relevant macromolecules, each optionally in combination with other biological particles or synthetic carrier particles comprise. Synthetic particles can comprise solid particles, liquid particles delimited from the suspension medium or multi-phase particles which form a separate phase with the suspension medium in the carrier flow channel.
  • Figure 1 shows a cell sorter with an inventive
  • FIGS. 2-4 cross-sectional views of various alternative exemplary embodiments of the particle injector
  • FIG. 5 shows a side view of an insertion aid to facilitate the insertion of an injection needle into the particle injector according to the invention
  • FIG. 6 shows a variant of a microfluidic system with a particle injector according to the invention
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a particle injector according to the invention with an integrated magnetic stirring bar
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a particle injector according to the invention with an angled guidance of the carrier flow
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a particle injector according to the invention, in which the particles are injected obliquely into the carrier flow
  • FIG. 10 shows another exemplary embodiment of a particle injector according to the invention with two opposite carrier flow feeds
  • FIG. 11 shows a perspective illustration of a particle injector according to the invention
  • FIG. 12 shows a further exemplary embodiment of a particle injector according to the invention with a meandering guidance of the carrier flow channel.
  • FIG. 1 shows a cell sorter according to the invention, which uses a microfluidic sorting chip 1 to sort biological cells dielectrophoretically.
  • the sorting chip 1 has a plurality of connections 2-6 for fluidic contacting, the fluidic contacting of the
  • connection 2 of the sorting chip 1 serves to receive a carrier current with the biological cells to be sorted, while the connection 3 of the sorting chip 1 serves to discharge the selected biological cells, which are not further examined on the sorting chip 1.
  • the selected biological cells can be collected by an injection syringe 7, which can be connected to the connection 3 of the sorting chip 1.
  • the output 5 of the sorting chip 1, serves to remove the biological cells of interest, which can then be further processed or examined.
  • connections 4 and 6 of the sorting chip 1 serve to supply a so-called enveloping current, which has the task of leading the selected biological cells to the connection 5 of the sorting chip 1.
  • enveloping current which has the task of leading the selected biological cells to the connection 5 of the sorting chip 1.
  • connections 4 and 6 of the sorting chip are connected via two sheath flow lines 8, 9, a Y-piece 10 and a four-way valve 11 to a pressure container 12 in which a cultivation medium for the sheath flow is located.
  • a so-called manipulation buffer can also be located in the pressure container 12.
  • the pressure vessel 12 is pressurized via a compressed air line 13, so that the culture medium in the pressure vessel 12 is in a corresponding position of the four-way valve 11 via the Y-piece 10 and the sheath flow lines 8, 9 to the connections 4, 6 of the sorting chip 1 flows.
  • connection 2 of the sorting chip 1 is connected via a carrier current line 14 to a particle injector 15, of which various alternative exemplary embodiments are shown in FIGS. 2 to 4 and will be described in detail later.
  • the particle injector 15 is connected via a T-piece 16 to a carrier flow syringe 17, which is mechanically driven and injects a predetermined liquid flow of a carrier flow.
  • the T-piece 16 is connected upstream via a further four-way valve 18 and a sheath flow line 19 to a three-way valve 20.
  • the three-way valve 20 enables the sheath flow lines 8, 9 and the carrier flow line 14 to be flushed before the actual operation.
  • the three-way valve 20 is connected upstream via a peristaltic pump 21 to three three-way valves 22.1-22.3, to each of which a syringe reservoir 23.1-23.3 is connected.
  • the syringe reservoirs 23.1-23.3 are used to supply a filling stream for flushing the entire fluidic system before the actual operation, the syringe reservoir 23.1 containing 70% ethanol, while the Syringe reservoir 23.2 contains aqua destillata as filler substance.
  • the syringe reservoir 23.3 finally contains a buffer solution as the filling flow substance, wherein another manipulation solution, such as a physiological saline solution, can alternatively also be used as the filling flow substance.
  • another manipulation solution such as a physiological saline solution
  • the cell sorter has a collecting container 27 for excess envelope flow and a collection container 28 for excess filling flow.
  • the three-way valve 22.1 is first opened and ethanol is injected from the syringe reservoir 23.1 as a filling stream, the ethanol being first conveyed to the three-way valve 20 by the peristaltic pump 21.
  • the three-way valve 20 is set in such a way that a part of the filling flow conveyed by the peristaltic pump 21 is passed on via the filling flow line 19, while the remaining part of the filling flow conveyed by the peristaltic pump 21 is passed on to the four-way valve 11 arrives.
  • the two four-way valves 11, 18 are in turn set such that the filling flow is passed through the sheath flow lines 8, 9 and the carrier flow line 14. Cultivation medium also flows from the pressure container 12 into the collecting container 27 in order to briefly flood the lines. •
  • the three-way valves 22.1-22.3 are closed and the peristaltic pump 21 is switched off.
  • the four-way valve 11 is set in such a way that the pressure vessel 12 is connected to the Y-piece 10, so that the culture medium located in the pressure vessel 12, due to the excess pressure prevailing in the pressure vessel 12, into the sheath flow lines 8, 9 is pressed.
  • the four-way valve 18 is set during the sorting operation so that there is no flow connection between the T-piece 16 and the four-way valve 18.
  • the carrier flow injected by the carrier flow syringe 17 then flows via the T-piece 16 into the particle injector 15, wherein 29 biological cells are injected into the carrier flow by a further injection syringe.
  • the carrier current with the injected biological cells then flows from the particle injector 15 via the carrier current line 14 to the connection 2 of the sorting chip.
  • a temperature sensor 30 is attached to the particle injector 15 in order to measure the temperature T of the particle injector 15.
  • a temperature control element 31 in the form of a Peltier element is located on the particle injector 15 in order to be able to heat or cool the particle injector 15.
  • the heating or cooling energy Q is predefined here by a temperature controller 32, which is connected on the input side to the temperature sensor 30 and regulates the temperature T of the particle injector 15 to a predetermined setpoint.
  • the particle injector 15 has a base body 33 made of PEEK, which is autoclavable and thus enables simple and / or multiple sterilization.
  • the particle injector 15 has an inlet 34 with an internal thread 35, into which a screw flange of a connecting hose 36 can be screwed, the screw flange not being shown for the sake of simplicity.
  • the particle injector 15 has an outlet 37 with an internal thread 38, into which a screw flange of a connection hose 39 can also be screwed, the screw flange of the connection hose 39 also not being shown for the sake of simplicity.
  • the particle injector 15 has a centering aid 40, 41, which consists of a cylindrical receptacle and adjoins the inlet 34 and 37, respectively.
  • a carrier flow channel 42 runs between the two centering aids 40, 41 coaxial to the two centering aids 40, 41, the inside diameter of the two centering aids 40, 41 being larger by the wall thickness of the two connecting hoses 36, 39 than the inside diameter of the carrier flow channel 42.
  • An injection channel 43 opens into the carrier flow channel 42 at right angles to the carrier flow channel 42, into which an injection needle of the injection syringe 29 can be inserted for the injection of biological cells, the injection needle of the injection syringe 29 piercing a septum 44.
  • FIG. 3 shows an alternative exemplary embodiment of an injector 15 ′, which largely corresponds to the exemplary embodiment described above and shown in FIG. 2. To avoid repetition, reference is therefore made below to the description of FIG. 2 described above, the same reference numerals as in FIG. 2 being used for corresponding parts, which are identified only by an apostrophe for differentiation.
  • a special feature of the particle injector 15 ' is that the inlet 34' for the carrier stream is arranged on the underside of the particle injector 15 ', while the outlet 37' for the carrier stream with the injected biological cells is located on the top of the particle injector 15 '.
  • the carrier flow thus runs vertically from bottom to top in the ' particle injector 15', the injection channel 43 'opening laterally into the carrier flow channel 42'.
  • Another special feature of the particle injector 15 from above ' is the cross-section of the carrier flow channel 42 that' according tapered downward so that the flow velocity of the carrier stream in the Tragerstromkanal 42 'corresponding to "top to increases below. • This increase in the flow velocity in sedimentation deposits ' on the underside of the carrier flow channel 42 'are counteracted to the carrier flow channel 42'.
  • FIG. 4 shows a further alternative exemplary embodiment of a particle injector 15 ′′, which likewise largely corresponds to the particle injector 15 described above and shown in FIG. 2. To avoid repetition, therefore, reference is also made in the following to the description above for FIG. 2, whereby the same reference numerals are used for corresponding parts, which are only identified by two apostrophes.
  • a special feature of the particle injector 15 is that the cross section of the injection channel 43" widens upward towards its mouth opening, so that the injection needle of the injection syringe 29 can be inserted more easily.
  • the conical taper of the injection channel 43 also has a funnel function, since the particles converge in the lower region of the injection channel 43", so that no or only a few particles remain in the injection channel 43 ′′, which ensures a continuous particle supply.
  • the cross-sectional expansion of the injection channel 43 "moreover" offers the advantage that the injection channel 43 "has an additional injection volume in the range of 5-100 ⁇ l.
  • FIG. 5 shows an exemplary insertion aid 45 for the injection needle of the injection syringe 29, the insertion aid 45 being designed as a separate component.
  • the insertion aid 45 has on its underside a cylindrical section 46 with an external thread 47, which can be screwed into a corresponding internal thread of the particle injectors 15 'or 15 "in order to close the insertion aid 45 on the particle injector 15' or 15" fasten.
  • the insertion aid 45 is screwed in manually via knurling 48, which is attached to an upper section of the insertion aid 45.
  • the insertion aid there is a continuation 49 of the injection channel 43 or 43 ', which merges into a funnel-shaped enlargement 50 on its upper side in order to facilitate the insertion of the injection needle of the injection syringe 29.
  • FIG. 6 finally shows a modification of the area outlined in dashed lines in FIG. 1, so that in the following, to avoid repetitions, reference is largely made to the description of FIG. 1.
  • the same for corresponding components reference numerals are used that are marked to avoid repetition only by additional indices.
  • a special feature of this modification is that three particle injectors 15.1-15.3 are arranged one behind the other in the carrier flow line 14 ', so that three different particles can be injected into the carrier flow. ' -' "'
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a particle injector 51 according to the invention with an inlet 52 for receiving a carrier stream and an outlet 53 for delivering the carrier stream with particles suspended therein.
  • the inlet 52 opens into the particle injector 51 into a stirring chamber 54, in which there is a magnetic stirring rod, which is not shown for the sake of simplicity.
  • the carrier liquid located in the stirring chamber 54 can therefore be stirred by a conventional magnetic stirrer, which leads to thorough mixing of the carrier liquid with the particles suspended therein.
  • the stirring speed is chosen so that the particles suspended in the carrier liquid are not damaged by the stirring process.
  • the particle injector 51 consists of a lower part 55 and an upper part 56, the stirring chamber 54 in the lower part
  • the lower part 55 is arranged. In the assembled state, the lower part 55 is firmly connected to the upper part 56 and sealed by an O-ring located between them.
  • the particles are injected into the carrier stream via an injection channel 57, which opens into the stirring chamber 54 at the side next to the outlet 53 * .
  • the injection channel 57 can in this case be closed by a septum, as has already been described above.
  • the inlet 52 for the carrier stream lies on the underside of the particle injector 51, while the outlet 53 is arranged on the top side, so that the carrier stream flows through the particle injector 51 from bottom to top. -; " ., • ⁇ •
  • the inlet 52 is arranged on the upper side of the particle injector 51, while the outlet 53 is located on the underside of the particle injector 51, so that the carrier flow flows through the particle injector 51 from top to bottom.
  • Parallelization is also possible here and a valve can be arranged between the stirring chamber 54 and the outlet 53 in order to enable a discontinuous dispensing.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a particle injector 58 according to the invention with an inlet 59 for receiving a carrier stream and an outlet 60 for delivering the carrier stream with particles suspended therein.
  • Inlet 59 is located on the left side of particle injector 58, while outlet 60 is located on the underside of particle injector 58.
  • the carrier stream is thus deflected downward in the particle injector 58 by 90 °.
  • the particle injector 58 has an injection port 61, which is arranged on the upper side of the particle injector 58 and is closed by a septum 62.
  • An injection needle pierces the septum 62 to inject particles into the carrier stream.
  • the sedimentation chamber 63 can alternatively also be conical.
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a particle injector 65 according to the invention with an inlet 66 for the carrier stream and an outlet 67 for dispensing the carrier stream with the particles suspended therein.
  • the inlet 66 for the carrier stream is located on the underside of the particle injector 65, while the outlet 67 is arranged on the top side, so that the carrier stream flows through the particle injector 65 from bottom to top.
  • the inlet 66 is connected to the through a carrier flow channel 68
  • Outlet 67 connected, an injection channel 69 opening at an angle into the carrier flow channel 68 from above, which starts from an injection port 70, the injection port 70 being closed by a septum 71 in the manner described above.
  • a particle suspension is injected through the injection port 70 and is distributed in the elongated injection channel 69.
  • the particles begin to sink due to gravity.
  • carrier stream entering from below into the particle injector 65, and by the embodiment shown narrowing of the flow channel 68 • carrier forms a jet out of the already sunken and other still sinking particles receiving and flowing out of the particle injector 65 upwards.
  • the elongated carrier flow channel 68 can vary depending on the length and cross-section, the carrier flow velocities achieved and the volumes injected.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of a particle injector 72 according to the invention with two laterally arranged, opposing inlets 73, 74 for receiving two carrier streams, the two inlets 73, 74 opening in the middle of the particle injector 72 into a vertical cylindrical injection channel 75.
  • the injection channel 75 starts from an injection port 76 arranged on the upper side of the particle injector 72 and opens into an outlet 77 on the underside of the particle injector 72 for delivering the carrier flow with the particles suspended therein.
  • FIG. 11 shows a perspective illustration of a further exemplary embodiment of a cube-shaped particle injector 78 according to the invention with an inlet 79 for receiving a carrier flow and an outlet 80 for discharging the carrier flow with particles suspended therein, the inlet 79 inside the particle injector 78 through a carrier flow channel with the Outlet 80 is connected.
  • the inlet 79 is located on the side of the particle injector 78 in the lower third, while the outlet 80 is arranged in the center on the top of the particle injector 78.
  • FIG. 12 finally shows an exemplary embodiment of a particle injector 82 according to the invention with a meandering guidance of a carrier flow channel 83 between an inlet 84 and an outlet 85.
  • An injection port 86 opens into the carrier flow channel 83, which is guided in a meandering shape, via which particles can be injected into the carrier stream.
  • the narrowing and widening in the course of the carrier flow channel 83 counteracts the sedimentation of the particles in the carrier flow channel 83, so that the suspended particles move uniformly and continuously.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Partikelinjektor (15) zur Einbringung von Partikeln in einen Trägerstrom eines mikrofluidischen Systems, insbesondere zur Einspritzung von biologischen Zellen in den Trägerstrom eines Zellsortierers, mit einem Einlass zur Aufnahme des Trägerstroms, einem Auslass zur Abgabe des Trägerstroms mit den eingebrachten Partikeln, einem Trägerstromkanal, der den Einlass mit dem Auslass verbindet, einem in den Trägerstromkanal mündenden Injektionskanal zur Einbringung der Partikel in den Trägerstrom. Es wird vorgeschlagen, dass der Trägerstromkanal im wesentlichen totraumfrei ist.

Description

BESCHREIBUNG
PattiJcelin θktoi: für einen Sellsojrtiβra.?
Die Erfindung betrifft einen Partikelinjektor zur Einbringung von Partikeln in einen Trägerstrom eines mikrofluidischen Systems, insbesondere zur Einspritzung von biologischen Zellen in den Trägerstrom eines Zellsαrtierers, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus US 5 «989 505 ist ein Zellsortierer bekannt, der es ermöglicht; biologische Zellen in einem Trägerstrom dielektropho- retisch zu trennen/ wobei die zur Trennung verwendeten dielektrophoretischen Effekte beispielsweise in MÜLLER, ϊ. et al,; "A 3-D microelectrode syste for handlang and caging Single cells and particles", Biosensors & Bioelectronics 14 (1999) 247-256 beschrieben sind. Die zu sortierenden biologischen 2ellen werden hierbei durch einen Partikelinjektor in den Tragerstrom eingespritzt, wobei der Trägerstrom über ei- nen Einlass in den partikelirijektor eintritt und diesen zusammen mit den eingespritzten biologischen Zellen über einen Auslass wieder verläset. Die eigentliche Einspritzung der zu sortierenden biologischen Seilen erfolgt durch eine Injektionsnadel, die durch ein Septum in dm Partikelinjektor durch- gestochen und koaxial in den Trägerstrom zwischen dem Einlass und dem Auslass des Partikelinjektors eingeführt wird, so dass die über die Injektionsnadel eingebrachten Zellen von dem Trägerstrom mitgerissen werden.
Nachteilig an diesem bekannten Partikelinjektor ist der Verlust an Zellen, der durch Zellablagerungen in dem Partikelin- jektor entsteht. Diese Zellablagerungen können im Extremfall zu einem Zusetzen des Partikelin ektors führen, was die Förderung des Trägerstroms behindert oder gar vollständig zum Erliegen bringt. Dies kommt bei fluidischen Systemen mit geringen Förderraten von z.B. weniger als 200 μl/h besonders stark zur Wirkung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Partikelinjektor den Verlust an Zellen durch Partikelablagerungen zu minimieren und ein Zusetzen des Partikelinjektors zu verhindern.
Insbesondere soll ein Partikelinjektor geschaffen werden, der wahlweise eine kontinuierliche oder eine diskontinuierliche ' Injektion von Partikeln in einem fluidischen Mikrochip ("Lab- on-Chip") ermöglicht, wobei eine lang anhaltende (z.B. im Bereich von Stunden) , möglichst' gleichmäßige Beladung des Sys- tems mit Partikeln erreicht werden soll. Darüber hinaus sollte auch eine Vereinzelung der Partikel gewährleistet sein, was einer störenden Aggregatbildung entgegen wirkt.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem vorstehend beschriebe- nen bekannten Partikelinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zur Verhinderung eines Zusetzens des Partikelinjektors ist der Tragerstromkanal zwischen dem Einlass des Partikelinjektors und dem Auslass des Partikelinjektors vorzugsweise totraumfrei, um ein Festsetzen von Partikeln in dem Strömungskanal zu verhindern.
Der ' Tragerstromkanal des Partikelinjektors weist deshalb vorzugsweise eine glatte Innenko tur ohne Vorsprünge oder Vertiefungen auf, die einen laminaren Strömungsverlauf behindern könnten. Bei einer mathematisch idealisierten Betrachtung weist die Innenkontur des Trägerstromkanals also vorzugsweise eine stetig differenzierbare Oberfläche auf.
Vorzugsweise weist der Tragerstromkanal in dem Partikelinjek- tor zwischen dem Einlass und dem Auslass sogar einen konstanten Strömungsquerschnitt auf, da jede Querschnittsveränderung in dem Tragerstromkanal ein Festsetzen von Partikeln erleichtert.
Der Querschnitt des Trägerstromkanals ist vorzugsweise kreisförmig, jedoch kann der Tragerstromkanal bei dem erfindungsgemäßen Partikelinjektor auch elliptisch oder eckig geformt sein.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mündet der Injektionskanal für die Einspritzung der Partikel stumpfwinklig und vorzugsweise rechtwinklig in den Tragerstromkanal, so dass der Partikelinjektor auch als T-Injektor bezeichnet werden kann. Vorteilhaft an einer derartigen geomet- rischen Anordnung des Injektionskanals ist die Tatsache, dass der in dem Tragerstromkanal fließende Trägerstrom die zu injizierenden Partikel mitreißt. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der geometrischen Anordnung des Injektionskanals nicht auf eine stumpfwinklige Einmündung des Injektionskanals in den Tragerstromkanal beschränkt. Es ist beispielsweise auch möglich, dass der Injektionskanal - wie bei dem eingangs erwähnten US-Patent 5 489 506 - koaxial zu dem Tragerstromkanal verläuft, um die Partikel koaxial in den Trägerstrom einzuspritzen.
Bei dem erfindungsgemäßen Partikelinjektor dient der Injektionskanal vorzugsweise nicht nur zur Einspritzung der Partikel, sondern auch zur mechanischen Führung einer Injektionsnadel, die beispielsweise durch ein Septum hindurch gestochen und in den Injektionskanal eingeführt werden kann. Der Injektionskanal weist deshalb vorzugsweise einen Innendurchmesser auf, der geringfügig größer als der Außendurchmesser der Injektionsnadel ist. Vorzugsweise bildet die Injektionsnadel mit dem Injektionskanal des Partikelinjektors eine Spielpassung oder eine Übergangspassung, um eine gute mechanische Führung der Injektionsnadel zu erreichen.
Das Einführen der Injektionsnadel in den Injektionskanal kann bei dem erfindungsgemäßen Partikelinjektor durch eine Einführhilfe erleichtert werden, die vorzugsweise aus einer trichterförmigen Querschnittserweiterung des Injektionskanals besteht. Vorzugsweise ist die Einführhilfe für die Injektionsnadel in einem separaten Bauteil angeordnet, das mit dem Partikelinjektor lösbar befestigt ist. Beispielsweise kann dieses als Einführhilfe dienende separate Bauteil auf den Partikelinjektor aufgeschraubt oder in sonstiger Weise mit dem Partikelinjektor verbunden werden. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Einführhilfe einstückig an dem Partikelinjektor angeordnet ist, so dass auf ein separates Bauteil als Einführhilfe verzichtet werden kann.
Das vorstehend bereits erwähnte Septum zur Abdichtung des Injektionskanals ist vorzugsweise austauschbar und mehrlagig aufgebaut. Beispielsweise kann das Septum einen Silikonkern aufweisen, der beidseitig mit Teflon beschichtet ist.
Die fluidische Kontaktierung des erfindungsgemäßen Partikelinjektors erfolgt vorzugsweise durch Schläuche, die an dem Einlass bzw. dem Auslass des Partikelinjektors befestigt werden. Bei dieser fluidischen Kontaktierung ist es wünschenswert, dass an der Übergangsstelle zwischen den Schläuchen und dem Tragerstromkanal möglichst keine Querschnittssprünge auftreten, um dort ein Anlagern von Partikeln zu verhindern. Zur Erleichterung einer korrekten Montage der .Schläuche weist der erfindungsgemäße Partikelinjektor deshalb vorzugsweise am Einlass und/oder am Auslass eine Zentrierhilfe auf, damit der Schlauch möglichst koaxial zu dem Tragerstromkanal montiert wird.
Eine derartige Zentrierhilfe kann beispielsweise aus einer im wesentlichen hohlzylindrischen Aufnahme bestehen, die an den Tragerstromkanal angrenzt und koaxial zu dem Tragerstromkanal angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser der Aufnahme um die Wandungsstärke der anzuschließenden Leitung größer als der Innendurchmesser des Trägerstromkanals ist. Die Leitung wird hierbei also in die hohlzylindrische Aufnahme eingeschoben, die koaxial zu dem Tragerstromkanal verläuft und dadurch eine entsprechende koaxiale Ausrichtung der Leitung sicherstellt .
In einer Variante der Erfindung erfolgt die Einspritzung der Partikel in den Tragerstromkanal bezüglich der auf den Parti- kelinjektor wirkenden Schwerkraft von oben nach unten vorzugsweise senkrecht, wobei der Injektionskanal an der Oberseite des Partikelinjektors angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung des Injektionskanals oberhalb des Trägerstromkanals begünstigt die Wirkung der Schwerkraft die Ein- bringung der Partikel in den Tragerstromkanal.
Hierbei ist es möglich, dass sich der Querschnitt des Injektionskanals zu dem Tragerstromkanal hin konisch verjüngt, was auch das Einführen einer Injektionsnadel in den Injektionska- nal erleichtert. Darüber hinaus hat die konische Verjüngung des Injektionskanals auch eine Trichterfunktion, da die Partikel im unteren Bereich des Injektionskanals zusammenlaufen, so dass keine oder nur wenige Partikel in dem Injektionskanal hängen bleiben, was eine kontinuierliche Partikelzuführung gewährleistet .
Beispielsweise kann sich der Injektionskanal mit einem Konus- winkel zwischen 5° und 45° zum Tragerstromkanal hin verjüngen, wobei beliebige Zwischenwerte möglich sind.
In einer anderen Variante der Erfindung ist der Einlass des Trägerstromkanals dagegen an der Unterseite des Partikelin- jektors angeordnet, während sich der Auslass des Trägerstromkanals an der Oberseite des Partikelinjektors befindet, so dass der Trägerstrom von unten nach oben gerichtet ist. Der Injektionskanal kann hierbei seitlich in den Tragerstromkanal münden, wobei der Tragerstromkanal vorzugsweise einen Quer- schnitt aufweist, der sich vom Einlass ausgehend zum Auslass hin erweitert. Beispielsweise kann sich der Tragerstromkanal mit einem Konuswinkel zwischen 5° und 45° zum Einlass hin konisch verengen, wobei beliebige Zwischenwerte möglich sind. Eine derartige Querschnittsverengung des Trägerstromkanals zu dem unten liegenden Einlass hin, ist vorteilhaft, da so einem Zusetzen des Trägerstromkanals entgegen gewirkt wird. So könnten Sedimentationseffekte in dem Tragerstromkanal zu Partikelablagerungen im unteren Bereich des Trägerstromkanals führen. Die Querschnittsverengung im unteren Bereich des Trä- gerstromkanals führt dort jedoch zu einer entsprechenden Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, was Sedimentationsablagerungen mit der Gefahr eines Zusetzens weitgehend verhindert.
Vorzugsweise weist der Tragerstromkanal zwischen dem Einlass und dem Auslass ein Volumen auf, das zwischen 0,02 μl und 5 μl liegt, wobei beliebige Zwischenwerte möglich sind. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Volumen des Trägerstromkanals zwischen dem Einlass und dem Auslass zwi- sehen 20 μl und 50 μl liegt, wobei ebenfalls beliebige Zwischenwerte möglich sind. Ferner kann dieses Volumen sogar bis zu 1 ml oder mehr umfassen, so dass im Ergebnis Volumina zwischen 0,02 μl und mehr als 1 ml möglich sind.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der Injektionskanal von schräg oben in den Tragerstromkanal mündet, wobei der Tragerstromkanal vorzugsweise senkrecht verläuft. Bei einer Durchströmung des Trägerstromkanals von unten nach oben wer- den dann die suspendierten Partikel nach oben mitgerissen und aus dem Partikelinjektor ausgespült. Der Winkel zwischen dem Injektionskanal und dem Tragerstromkanal kann hierbei beispielsweise zwischen 10° und 80° liegen, wobei beliebige Zwischenwerte möglich sind.
Darüber hinaus kann in dem Partikelinjektor eine 'Rührkammer angeordnet sein, in der sich ein Magnetrührstäbchen befindet. Dies ermöglicht es vorteilhaft, den Trägerstrom mit den darin suspendierten Partikeln in der Rührkammer mit einem herköm - liehen Magnetrührgerät zu durchmischen.
Hierbei können mehrere Einlasse und/oder mehrere Auslässe für den Trägerstrom parallel nebeneinander angeordnet sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere Parti- keleinlässe vorgesehen sind.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Partikelinjektor zwei Trägerstromeinlässe aufweisen, über die zwei Trägerströme zugeführt werden, wobei die beiden Trägerstromeinlässe Vorzugs- weise in einen einzigen Trägerstromauslass münden. Die beiden Trägerstromeinlässe können hierbei seitlich und einander gegenüber liegend angeordnet sein. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Tragerstromkanal in dem Partikelinjektor zwischen dem Einlass und dem Auslass äan- derförmig geführt ist. Durch die Verengungen und Aufweitungen im Verlauf des Trägerstromkanals wird dem Sedimentieren der Partikel in dem Tragerstromkanal entgegen gewirkt, so dass sich die suspendierten Partikel gleichmäßig und kontinuierlich bewegen.
Ferner ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Partikelin- jektor vorzugsweise autoklavierbar ist, um eine Sterilisation des Partikelinjektors zu ermöglichen. Als Material für den Partikelinjektor eignet sich deshalb vorzugsweise PEEK, jedoch kann der erfindungsgemäße Partikelinjektor auch aus anderen Materialien bestehen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Partikelinjektor aus einem wär eleitfähigen Material besteht, um die Temperatur des Partikelinjektors messen oder beeinflussen zu können. Vorzugsweise ist der Partikelinjektor deshalb mit einem Tem- peratursensor und/oder mit einem Temperierelement verbunden, wobei das Temperierelement vorzugsweise sowohl eine Beheizung als auch eine Kühlung des Partikelinjektors ermöglicht und beispielsweise aus einem Peltier-Element bestehen kann.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Partikelinjektors kann beispielsweise durch spanabhebende Formungsverfahren oder im Spritzgussverfahren erfolgen, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch ein mikrofluidi- sches System mit dem erfindungsgemäßen Partikelinjektor, wobei der Partikelinjektor vorzugsweise in einer Trägerstromleitung angeordnet ist, die in einen Zellsortierer mündet. In einem Ausführungsbeispiel eines derartigen mikrofluidi- schen Systems können in der Trägerstromleitung hintereinander mehrere erfindungsgemäße Partikelinjektoren angeordnet sein, um nacheinander verschiedene Partikel einspritzen zu können. Hierbei können anstelle von Partikeln über die einzelnen Par- jeweils bestimmte Reagenzien oder Reaktionslösungen zugegeben werden.
Ferner ist zu erwähnen, dass der im Rahmen der Erfindung ver- wendete Begriff eines Partikels allgemein zu verstehen ist und nicht auf einzelne biologische Zellen beschränkt ist. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Partikelinjektor mit verschiedenen Partikelarten, insbesondere synthetischen oder biologischen Partikeln, arbeiten. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Partikel biologische Materialien, ' also beispielsweise biologische Zellen, Zellgruppen, Zellbestandteile oder biologisch relevante Makromoleküle, jeweils ggf. im Verbund mit anderen biologischen Partikeln oder synthetischen Trägerpartikeln umfassen. Synthetische Partikel können feste Partikel, flüssige, vom Suspensionsmedium abgegrenzte Teilchen oder Mehrphasenpartikel umfassen, die gegenüber dem Suspensionsmedium in dem Tragerstromkanal eine getrennte Phase bilden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Zellsortierer mit einem erfindungsgemäßen
Partikelinjektor, Figuren 2-4 Querschnittsansichten verschiedener alternativer Ausführungsbeispiele des Partikelinjektors, Figur 5 eine Seitenansicht einer Einführhilfe zur Erleichterung der Einführung einer Injektionsnadel in die erfindungsgemäßen Partikelinjektoren,
Figur 6 eine Variante eines mikrofluidischen Systems mit einem erfindungsgemäßen Partikelinjektor,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors mit einem integrierten Magnetrührstäbchen,
Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Partikelinjektors mit einer abgewinkelten Führung des Trägerstroms,
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors, bei dem die Partikel schräg in den Trägerstrom eingespritzt werden, Figur 10 ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors mit zwei gegenüber liegenden Trägerstromzuführungen,
Figur 11 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors sowie Figur 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors mit einer mäan- derförmigen Führung des Trägerstromkanals.
Die schematische Darstellung in Figur 1 zeigt einen erfin- dungsgemäßen Zellsortierer, der mittels eines mikrofluidi- schen Sortierchips 1 biologische Zellen dielektrophoretisch sortiert.
Die Techniken der dielektrophoretischen Beeinflussung von biologischen Zellen sind beispielsweise in MÜLLER, T. et al.: "A 3-D microelectrode System for' handling and caging single cells and particles", Biosensors & Bioelectronics 14 (1999) 247-256 beschrieben, so dass im folgenden auf eine detaillierte Beschreibung der dielektrophoretischen Prozesse in dem Sortierchip 1 verzichtet wird und diesbezüglich auf die vorstehende Veröffentlichung verwiesen wird.
Der Sortierchip 1 weist zur fluidischen Kontaktierung mehrere Anschlüsse 2-6 auf, wobei die fluidische Kontaktierung der
Anschlüsse 2-6 in DE .102 13 272 beschrieben ist, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung zuzurechnen ist.
Der Anschluss 2 des Sortierchips 1 dient zur Aufnahme eines Trägerstroms mit den zu sortierenden biologischen Zellen, während der Anschluss 3 des Sortierchips 1 zur Abführung der ausselektierten biologischen Zellen dient, die auf dem Sortierchip 1 nicht weiter untersucht werden. Die ausselektierten biologischen Zellen können von einer Injektionsspritze 7 aufgefangen werden, die an den Anschluss 3 des Sortierchips 1 angeschlossen werden kann. Der Ausgang 5 des Sortierchips 1 dient dagegen zur Abführung der interessierenden biologischen Zellen, die anschließend weiter verarbeitet oder untersucht werden können.
Ferner dienen die Anschlüsse 4 und 6 des Sortierchips 1 zur Zuführung eines sogenannten Hüllstroms, der die Aufgabe hat, die selektierten biologischen Zellen zu dem Anschluss 5 des Sortierchips 1 zu führen. Hinsichtlich der Funktionsweise des Hüllstroms wird auf die deutsche Patentanmeldung DE 100 05
735 verwiesen, so dass im folgenden auf eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise des Hüllstroms verzichtet werden kann .
Die Anschlüsse 4 und 6 des Sortierchips sind über zwei Hüllstromleitungen 8, 9, ein Y-Stück 10 und ein Vier-Wege- Ventil 11 mit einem Druckbehälter 12 verbunden, in dem sich ein Kultivierungsmedium für den Hüllstrom befindet. Anstelle des Kultivierungsmediums kann sich in dem Druckbehälter 12 jedoch auch ein sogenannter Manipulationsbuffer befinden.
Der Druckbehälter 12 wird über eine Druckluftleitung 13 unter Überdruck gesetzt, so dass das in dem Druckbehälter 12 befindliche Kultivierungsmedium bei einer entsprechenden Stellung des Vier-Wege-Ventils 11 über das Y-Stück 10 und die Hüllstromleitungen 8, 9 zu den Anschlüssen 4, 6 des Sortierchips 1 strömt.
Der Anschluss 2 des Sortierchips 1 ist dagegen über eine Trägerstromleitung 14 mit einem Partikelinjektor 15 verbunden, von dem verschiedene alternative Ausführungsbeispiele in den Figuren 2 bis 4 dargestellt sind und später noch detailliert beschrieben werden.
Stromaufwärts ist der Partikelinjektor 15 über ein T-Stück 16 mit einer Trägerstromspritze 17 verbunden, die maschinell angetrieben wird und einen vorgegebenen Flüssigkeitsstrom eines Trägerstroms injiziert. •
Darüber hinaus ist das T-Stück 16 stromaufwärts über ein weiteres Vier-Wege-Ventil 18 und eine Hüllstromleitung 19 mit einem Drei-Wege-Ventil 20 verbunden. Das Drei-Wege-Ventil 20 ermöglicht eine Spülung der Hüllstromleitungen 8, 9 sowie der Trägerstromleitung 14 vor dem eigentlichen Betrieb.
Hierzu ist das Drei-Wege-Ventil 20 stromaufwärts über eine Peristaltikpumpe 21 mit drei Drei-Wege-Ventilen 22.1-22.3 verbunden, an die jeweils ein Spritzenreservoir 23.1-23.3 angeschlossen ist. Die Spritzenreservoire 23.1-23.3 dienen hierbei zur Zuführung eines Füllstroms zum Spülen des gesamten Fluidiksystems vor dem eigentlichen Betrieb, wobei das Spritzenreservoir 23.1 70% Ethanol enthält, während das Spritzenreservoir 23.2 als Füllstromsubstanz Aqua destillata enthält. Das Spritzenreservoir 23.3 enthält schließlich eine Pufferlösung als Füllstromsubstanz, wobei als Füllstromsubstanz alternativ auch eine andere Manipulationslösung verwen- det werden kann, wie beispielsweise eine physiologische Salzlösung. ' -'- -
Ferner weist der Zellsortierer einen Auffangbehälter 27 für überschüssigen Hüllstrom sowie einen Auffangbehälter 28 für überschüssigen Füllstrom auf.
Im folgenden wird zunächst der Spülvorgang beschrieben, der vor dem eigentlichen Betrieb des Zellsortierers durchgeführt wird, um die Hüllstromleitung 8, 9, die Trägerstromleitung 14 und das restliche Fluidiksystem des Zellsortierers von Luftblasen und Verunreinigungen zu befreien.
Hierzu wird zunächst das Drei-Wege-Ventil 22.1 geöffnet und Ethanol von dem Spritzenreservoir 23.1 als Füllstrom einge- spritzt, wobei das Ethanol von der Peristaltikpumpe 21 zunächst zu dem Drei-Wege-Ventil 20 gefördert wird. Während des Spülvorgangs ist das Drei-Wege-Ventil 20 so eingestellt, das ein Teil des von der Peristaltikpumpe 21 geförderten Füllstroms über die Füllstromleitung 19 weiter geleitet wird, während der restliche Teil des von der Peristaltikpumpe 21 geförderten Füllstroms zu dem Vier-Wege-Ventil 11 gelangt. Die beiden Vier-Wege-Ventile 11, 18 sind wiederum so eingestellt, dass der Füllstrom durch die Hüllstromleitungen 8, 9 und die Trägerstromleitung 14 durchgeleitet wird. Weiterhin fliesst Kultivierungsmedium aus dem Druckbehälter 12 in den Auffangbehälter 27, um die Leitungen kurz zu fluten. •
Nach der vorstehend beschriebenen Spülung des Zellsortierers mit Ethanol erfolgt in der gleichen Weise eine Spülung mit Aqua destillata bzw. Pufferlösung, wobei jeweils die Drei- Wege-Ventile bzw. 22.2 bzw. 22.3 geöffnet werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Spülvorgang kann überschüs- siger Füllstrom von dem Vier-Wege-Ventil 18 in den Auffangbe- hälter-"'28 abgeleitet werden. ■••■ -■-.-
Nach dem Spülvorgang werden die Drei-Wege-Ventile 22.1-22.3 geschlossen und die Peristaltikpumpe 21 abgeschaltet.
Zur Einleitung des Sortierbetriebs wird das Vier-Wege- Ventil 11 so eingestellt, dass der Druckbehälter 12 mit dem Y-Stück 10 verbunden wird, so dass das in dem Druckbehälter 12 befindliche Kultivierungsmedium aufgrund des in dem Druckbehälter 12 herrschenden Überdrucks in die Hüllstromleitungen 8, 9 gedrückt wird.
Weiterhin wird während des Sortierbetriebs das Vier-Wege- Ventil 18 so eingestellt, dass keine Strömungsverbindung zwi- sehen dem T-Stück 16 und dem Vier-Wege-Ventil 18 besteht.
Der von der Trägerstromspritze 17 eingespritzte Trägerstrom fließt dann über das T-Stück 16 in den Partikelinjektor 15, wobei durch eine weitere Injektionsspritze 29 biologische Zellen in den Trägerstrom eingespritzt werden. Anschließend fließt der Trägerstrom mit den injizierten biologischen Zellen von dem Partikelinjektor 15 über die Trägerstromleitung 14 zu dem Anschluss 2 des Sortierchips.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass an dem Partikelinjektor 15 ein Temperatursensor 30 angebracht ist, um die Temperatur T des Partikelinjektors 15 zu messen. Darüber hinaus befindet sich an dem Partikelinjektor 15 ein Temperierelement 31 in Form eines Peltier-Elements, um den Partikelinjektor 15 beheizen oder abkühlen zu können.
Die Heiz- bzw. Kühlenergie Q wird hierbei von einem Temperaturregler 32 vorgegeben, der eingangsseitig mit dem Temperatursensor 30 verbunden ist und die Temperatur T des Partikelinjektors 15 auf einen vorgegebenen Sollwert einregelt.
Im folgenden wird nun das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Partikelinjektors 15 beschrieben.
Der Partikelinjektor 15 weist einen Grundkörper 33 aus PEEK auf, der autoklavierbar ist somit eine einfache und/oder mehrfache Sterilisation ermöglicht.
Zur Aufnahme des Trägerstroms weist der Partikelinjektor 15 einen Einlass 34 mit einem Innengewinde 35 auf, in das ein Schraubflansch eines Anschlussschlauchs 36 eingeschraubt wer- den kann, wobei der Schraubflansch zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
Zur Abgabe des Trägerstroms mit den injizierten biologischen Zellen weist der Partikelinjektor 15 einen Auslass 37 mit ei- nem Innengewinde 38 auf, in das ebenfalls ein Schraubflansch eines Anschlussschlauchs 39 eingeschraubt werden kann, wobei der Schraubflansch des Anschlussschlauchs 39 zur Vereinfachung ebenfalls nicht dargestellt ist.
Zur Erleichterung der Montage der beiden Schläuche 36, 39 weist der Partikelinjektor 15 jeweils eine Zentrierhilfe 40, 41 auf, die aus einer zylindrischen Aufnahme besteht und an den Einlass 34 bzw. 37 angrenzt. Zwischen den beiden Zentrierhilfen 40, 41 verläuft hierbei ein Tragerstromkanal 42 koaxial zu den beiden Zentrierhilfen 40, 41, wobei der Innendurchmesser der beiden Zentrierhilfen 40, 41 um die Wandungsstärke der beiden Anschlussschläuche 36, 39 größer ist als der Innendurchmesser des Trägerstromkanals 42. Bei der Montage der Anschlussschläuche 36, 39 werden diese also in den Zentrierhilfen 40, 41 so plaziert, dass an der Stoßsteile zwischen den Schläuchen 36, 39 und dem Tragerstromkanal 42 keine Sprünge auftreten, was ein Zusetzen des Trägerstromkanals 42 weitgehend verhindert.
In den Tragerstromkanal 42 mündet rechtwinklig zu dem Tragerstromkanal 42 ein Injektionskanal 43, in den zur Einspritzung biologischer Zellen eine Injektionsnadel der Injektionsspritze 29 eingeführt werden kann, wobei die Injektionsnadel der Injektionsspritze 29 ein Septum 44 durchstößt.
Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Injektors 15', das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel überein- stimmt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird deshalb nachfolgend auf die vorstehend beschriebene Beschreibung zu Figur 2 verwiesen, wobei für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen wie in Figur 2 verwendet werden, die zur Unterscheidung lediglich durch einen Apostroph gekennzeichnet sind.
Eine Besonderheit des Partikelinjektors 15' besteht darin, dass der Einlass 34' für den Trägerstrom an der Unterseite des Partikelinjektors 15' angeordnet ist, während sich der Auslass 37' für den Trägerstrom mit den injizierten biologischen Zellen an der Oberseite des Partikelinjektors 15' befindet. Der Trägerstrom verläuft also in dem 'Partikelinjektor 15' senkrecht von unten nach oben, wobei der Injektionskanal 43' seitlich in den Tragerstromkanal 42' mündet. Eine weitere Besonderheit des Partikelinjektors 15' besteht darin, dass sich der Querschnitt des Trägerstromkanals 42' von oben nach unten verjüngt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Trägerstroms in dem Tragerstromkanal 42 ' entsprechend von" oben nach unten zunimmt .• Durch diese Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit in dem Tragerstromkanal 42' werden Sedimentationsablagerungen 'an der Unterseite des Trägerstromkanals 42' entgegengewirkt.
Hierbei besteht auch die Möglichkeit, dass am unteren Ende der trichterförmigen Verengung des Injektionskanals 43' knapp oberhalb des Trägerstromkanals 42' ein Ventil angeordnet ist, was eine diskontinuierliche Partikelzuführung ermöglicht.
Figur 4 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Partikelinjektors 15", das ebenfalls weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 2 gezeigten Partikelinjektor 15 übereinstimmt. Zur Vermeidung von Wiederholun- gen wird deshalb auch im folgenden weitgehend auf die vorstehende Beschreibung zu Figur 2 verwiesen, wobei für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich zur Unterscheidung durch zwei Apostrophe gekennzeichnet sind.
Eine Besonderheit des Partikelinjektors 15" besteht darin, dass sich der Querschnitt des Injektionskanals 43" zu seiner Mündungsöffnung nach oben hin erweitert, so dass die Injektionsnadel der Injektionsspritze 29 leichter eingeführt werden kann.
Darüber hinaus hat die konische Verjüngung des Injektionskanals 43" auch eine Trichterfunktion, da die Partikel im unteren Bereich des Injektionskanals 43" zusammenlaufen, so dass keine oder nur wenige Partikel in dem Injektionskanal 43" hängen bleiben, was eine kontinuierliche Partikelzuführung gewährleistet.
Die Querschnittserweiterung des Injektionskanals 43" bietet darüber hinaus "den- Vorteil, dass der Injektionskanal 43" ein zusätzliches Injektionsvolumen im Bereich von 5-100 μl aufweist .
Schließlich zeigt Figur 5 eine exemplarische Einführhilfe 45 für die Injektionsnadel der Injektionsspritze 29, wobei die Einführhilfe 45 als separates Bauteil ausgebildet ist. Die Einführhilfe 45 weist an ihrer Unterseite einen zylindrischen Abschnitt 46 mit einem Außengewinde 47 auf, das in ein ent- sprechendes Innengewinde der Partikelinjektoren 15' bzw. 15" angeschraubt werden kann, um die Einführhilfe 45 an dem Partikelinjektor 15' bzw. 15" zu befestigen.
Das Einschrauben der Einführhilfe 45 erfolgt hierbei manuell über eine Rändelung 48, die an einem oberen Abschnitt der Einführhilfe 45 angebracht ist.
In der Einführhilfe befindet sich eine Fortsetzung 49 des Injektionskanals 43 bzw. 43', die an ihrer Oberseite in eine trichterförmige Erweiterung 50 übergeht, um das Einführen der Injektionsnadel der Injektionsspritze 29 zu erleichtern.
Figur 6 zeigt schließlich eine Abwandlung des in Figur 1 gestrichelt umrandeten Bereichs, so dass im folgenden zur Ver- meidung von Wiederholungen weitgehend auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird. Darüber 'hinaus werden für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, die zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich durch zusätzliche Indizes gekennzeichnet sind. Eine Besonderheit dieser Abwandlung besteht darin, dass in der Trägerstromleitung 14' hierbei hintereinander drei Partikelinjektoren 15.1-15.3 angeordnet sind, so dass drei ver- schiedene Partikel in den Trägerstrom eingespritzt werden können . ' - '" '
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors 51 mit einem Einlass 52 zur Aufnahme eines Trägerstroms und einem Auslass 53 zur Abgabe des Trägerstroms mit darin suspendierten Partikeln.
Der Einlass 52 mündet in dem Partikelinjektor 51 in eine Rührkammer 54, in der sich ein Magnetrührstäbchen befindet, das zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Die in der Rührkammer 54 befindliche Trägerflüssigkeit kann also durch ein herkömmliches Magnetrührgerät umgerührt werden, was zu einer guten Durchmischung der' Trägerflüssigkeit mit den darin suspendierten Partikeln führt. Die Rührgeschwindigkeit wird hierbei so gewählt, dass die in der Trägerflüssigkeit suspendierten Partikel durch den Rührvorgang nicht beschädigt werden.
Der Partikelinjektor 51 besteht aus einem Unterteil 55 und einem Oberteil 56, wobei die Rührkammer 54 in dem Unterteil
55 angeordnet ist. Das Unterteil 55 ist im montierten Zustand fest mit dem Oberteil 56 verbunden und durch einen dazwischen befindlichen O-Ring abgedichtet.
Die Injektion der Partikel in den Trägerstrom erfolgt über einen Injektionskanal 57, der seitlich neben dem Auslass 53* in die Rührkammer 54 mündet. Der Injektionskanal 57 kann hierbei durch ein Septum verschlossen werden, wie bereits vorstehend beschrieben wurde. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Einlass 52 für den Trägerstrom an der Unterseite des Partikelinjektors 51, während der Auslass 53 an der Oberseite angeordnet ist, so dass der Trägerstrom den Partikelinjektor 51 von unten nach oben durchströmt. - ;".,•■•
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Einlass 52 an der Oberseite des Partikelinjektors 51 angeordnet ist, wäh- rend sich der Auslass 53 an der Unterseite des Partikelinjektors 51 befindet, so dass der Trägerstrom den Partikelinjektor 51 von oben nach unten durchströmt.
Hierbei ist auch eine Parallelisierung möglich und zwischen der Rührkammer 54 und dem Auslass 53 kann ein Ventil angeordnet sein, um eine diskontinuierliche Abgabe zu ermöglichen.
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors 58 mit einem Einlass 59 zur Aufnahme eines TrägerStroms und einem Auslass 60 zur Abgabe des Trägerstroms mit darin suspendierten Partikeln.
Der Einlass 59 ist hierbei auf der linken Seite des Partikelinjektors 58 angeordnet, während sich der Auslass 60 an der Unterseite des Partikelinjektors 58 befindet. Der Trägerstrom wird also in dem Partikelinjektor 58 um 90° nach unten abgelenkt.
Zur Partikelinjektion weist der Partikelinjektor 58 einen In- jektionsanschluss 61 auf, der an der Oberseite des Partikelinjektors 58 angeordnet ist und durch ein Septum 62 verschlossen wird. Zum Injizieren von Partikeln in den Trägerstrom wird das Septum 62 von einer Injektionsnadel durchstoßen. Unterhalb des Septums 62 befindet sind in dem Partikelinjektor 58 ein zylindrischer Sedimentationsraum 63, in dem die durch eine schraffierte Wolke 64 dargestellten suspendierten Partikel aufgrund der Schwerkraft nach unten sedimentieren und dort in Abhängigkeit von der Sedimentationsgesehwindig- keit in dem Trägerstrom gelangen. Der Sedimentationsraum 63 kann jedoch alternativ auch konisch ausgebildet sein.
Figur 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors 65 mit einem Einlass 66 für den Trägerstrom und einem Auslass 67 zur Abgabe des • Trägerstroms mit den darin suspendierten Partikeln.
Der Einlass 66 für den Trägerstrom befindet sich an der Unterseite des Partikelinjektors 65, während der Auslass 67 an der Oberseite angeordnet ist, so dass der Trägerstrom den Partikelinjektor 65 von unten nach oben durchströmt.
Der Einlass 66 ist über einen Tragerstromkanal 68 mit dem
Auslass 67 verbunden, wobei in den Tragerstromkanal 68 schräg von oben ein Injektionskanal 69 mündet, der von einem Injek- tionsanschluss 70 ausgeht, wobei der Injektionsanschluss 70 in der- vorstehend beschriebenen Weise durch ein Septum 71 verschlossen ist.
Durch den Injektionsanschluss 70 wird eine Partikelsuspension injiziert, die sich in dem langgestreckten Injektionskanal 69 verteilt. Durch die Gravitation beginnen die Partikel abzu- sinken. Durch den Trägerstrom, der von unten in den Partikelinjektor 65 eintritt und durch die gezeigte Verengung des • Trägerstromkanals 68 bildet sich ein Jet heraus, der bereits abgesunkene und andere noch absinkende Partikel aufnimmt und aus dem Partikelinjektor 65 nach oben ausströmt. In dem lang- gestreckten Tragerstromkanal 68 können je nach Länge und Quermesser die erreichten Trägerstromgeschwindigkeiten und injizierten Volumina variieren.
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelinjektors 72 mit zwei seitlich angeordneten, einander gegenüber liegenden Einlassen 73, 74 zur Aufnahme von zwei Trägerströmen, wobei die beiden Einlasse 73, 74 in der Mitte des Partikelinjektors 72 in einen senkrecht verlaufenden zylindrischen Injektionskanal 75 münden.
Der Injektionskanal 75 geht von einem an der Oberseite des Partikelinjektors 72 angeordneten Injektionsanschluss 76 aus und mündet an der Unterseite des Partikelinjektors 72 in ei- nen Auslass 77 zur Abgabe des Trägerstroms mit den darin suspendierten Partikeln.
Figur 11 zeigt eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eine erfindungsgemäßen würfelförmi- gen Partikelinjektors 78 mit einem Einlass 79 zur Aufnahme eines Trägerstroms und einem Auslass 80 zur Abgabe des Trägerstroms mit darin suspendierten Partikeln, wobei der Einlass 79 innerhalb des Partikelinjektors 78 durch einen Tragerstromkanal mit dem Auslass 80 verbunden ist.
Der Einlass 79 befindet sich hierbei an der Seite des Partikelinjektors 78 im unteren Drittel, während der Auslass 80 an der Oberseite des Partikelinjektors 78 mittig angeordnet ist.
An der Vorderseite des Partikelinjektors 78 befindet sich weiterhin ein Injektionsanschluss 81, über den Partikel in den Trägerstrom injiziert werden können. Figur 12 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäßen Partikelinjektors 82 mit einer mäanderförmi- gen Führung eines Trägerstromkanals 83 zwischen einem Einlass 84 und einem Auslass 85.
In .den^mäanderförmig geführten Tragerstromkanal 83 mündet .^ein Injektionsanschluss 86, über den Partikel in den Trägerstrom injiziert werden können. Durch die Verengungen und AufWeitungen im Verlauf des Trägerstromkanals 83 wird dem Sedimentie- ren der Partikel in dem Tragerstromkanal 83 entgegen gewirkt, so dass sich die suspendierten Partikel gleichmäßig und kontinuierlich bewegen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be- vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. k k k -k k

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Partikelinjektor (15, 15', 15") zur Einbringung von Partikeln in einen Trägerstrom eines' m-ikrofluidischen Systems, insbesondere zur Einspritzung von biologischen Zellen in den Trägerstrom eines Zellsortierers, mit
- mindestens einem Einlass (34, 34', 34") zur Aufnahme des Trägerstroms,
- mindestens einem Auslass (37, 37', 37") zur Abgabe des Trägerstroms mit den eingebrachten Partikeln,
- mindestens einem Tragerstromkanal (42, 42', 42"), der den Einlass (34, 34', 34") mit dem Auslass (37, 37', 37") ver- bindet,
- mindestens einem in den Tragerstromkanal (42, 42', 42") mündenden Injektionskanal (43, 43', 43") zur Einbringung der Partikel in den Trägerstrom, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerstromkanal (42, 42', 42") im wesentlichen totraum- frei ist.
2. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionskanal (43, 43', 43") stumpfwinklig in den Tragerstromkanal (42, 42', 42") mündet.
3. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionskanal (43, 43', 43") im wesentlichen rechtwinklig in den Tragerstromkanal (42, 42', 42") mündet.
4. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (34, 34', 34") und der Auslass (37, 37', 37") einen im wesentlichen gleich großen Querschnitt aufweisen.
5. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass
(34, 34', 34.-")..-und/oder der Auslass (37, 37', 37") eine Zentrierhilfe (40, 40', 40", 41, 41', 41") aufweist, um an dem Einlass (34, 34', 34") und/oder an dem Auslass (37, 37', 37") eine Leitung (36, 39) koaxial zu dem Tragerstromkanal (42, 42', 42") anzubringen.
6. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierhilfe (40, 40', 40", 41, 41', 41") aus einer im wesentlichen hohlzylindrischen Auf- nähme besteht, die' an den Tragerstromkanal (42, 42', '42") angrenzt und koaxial zu dem Tragerstromkanal (42, 42', 42") angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser der Aufnahme um die Wandungsstärke der Leitung (36, 39) größer als der Innendurchmesser des Trägerstromkanals (42, 42', 42") ist.
'7. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionskanal (43, 43', 43") an der Oberseite angeordnet ist.
8. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionskanal (43, 43', 43") einen Querschnitt aufweist, der sich zu dem Tragerstromkanal (42, 42', 42") hin verengt.
9. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerstromkanal (42, 42', 42") einen Querschnitt aufweist, der sich von dem Einlass (34, 34', 34") ausgehend zu dem Auslass (37, 37', 37") hin erweitert.
10. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass (34, 34', 34") des Trägerstromkanals (42, 42', 42") an der Unterseite und der Auslass (37, 37', 37") des Trägerstromkanals (42, 42', 42") an der Oberseite. befindet .
11. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injekti- onskanal (43, 43', 43") eine Einführhilfe (45) für eine Injektionsnadel aufweist.
12. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfe (45) eine trichterför- mige Querschnittserweiterung (50) des Injektionskanals aufweist .
13. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfe (45) aus einem lösbar befestigen separaten Bauteil besteht, in dem eine trichterförmige Einführöffnung (50) angeordnet ist, die im montierten Zustand in den Injektionskanal (43, 43', 43") mündet .
14. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerstromkanal (42, 42', 42") eine im wesentlichen absatzfreie Innenkontur aufweist.
15. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragerstromkanal (42, 42', 42") ein Volumen aufweist, das zwischen 0,02μl und 1 ml liegt.
16. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorherge- ■ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelinjektor (15, 15', 15") autoklavierbar ist.
17. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelinjektor (15, 15', 15") mindestens teilweise aus Polyether- etherketon, LEXAN®, Keramik oder Metall besteht.
18. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelinjektor (15, 15', 15") mindestens teilweise aus einem wär- meleitfähigen Material besteht.
19. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelinjektor (15, 15', 15") mit einem Temperatursensor (30) und/oder mit einem Temperierelement (31) verbunden ist.
20. Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (34, 34', 34") und/oder der Auslass (37, 37', 37") zur Befestigung einer Leitung (36, 39) ein Gewinde (35, 35', 35", 38, 38', 38") aufweist.
21. Mikrofluidisches System, insbesondere Zellsortierer, mit einem Partikelinjektor (15, 15', 15") nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
22. Mikrofluidisches System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelinjektor (15, 15', 15") in einer Trägerstromleitung (14) angeordnet ist, wobei die Trägerstromleitung (14) in einen Zellsortierer (1) mündet.
23. Mikrofluidisches System nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (30) zur Messung der Temperatur des Partikelinjektors (15, 15", 15").
24. Mikrofluidisches System nach einem der Ansprüche 21 bis -.23,*-gekennzeichnet durch ein Temperierelement (31). -zur Beheizung und/oder Kühlung des Partikelinjektors (15, 15', 15").
25. Mikrofluidisches System nach Anspruch 23 und 23, gekenn- zeichnet durch einen Temperaturregler (32), der eingangssei- tig mit dem Temperatursensor (30) und ausgangsseitig mit dem Temperierelement (31) verbunden ist.
26. Mikrofluidisches System nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerstromleitung
(14') mehrere Partikelinjektoren (15.1-15.3) hintereinander angeordnet sind. k k k k k
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